押辽宁卷第3题-机械振动和机械波(辽宁卷)(原卷版).docx

押辽宁卷第3题
机械振动和机械波

辽宁新高考物理卷为自主命题，在过去的两年高考真题中，该模块主考点均为机械波图像问题。但受迫振动与共振等知识点，可结合生产生活实际问题进行考查，符合命题趋势，应同样重视。该模块主要考点如下表：
考点
细分
机械振动
机械振动的受力、运动特征
振动图像
受迫振动与共振
机械波
机械波的形成及特点
波长、周期、频率、波速关系
波形图与振动图的结合
机械波时间、空间多解性问题
波的叠加、干涉、衍射、多普勒效应

1．简谐运动

2．简谐运动的特征

3．简谐运动、受迫振动和共振的关系比较
振动
项目　　
简谐运动
受迫振动
共振
受力情况
仅受回复力
受驱动力作用
受驱动力作用
振动周期或频率
由系统本身性质决定，即固有周期T0或固有频率f0
由驱动力的周期或频率决定，即T＝T驱或f＝f驱
T驱＝T0或f驱＝f0
振动能量
振动物体的机械能不变
由产生驱动力的物体提供
振动物体获得的能量最大
常见例子
弹簧振子或单摆(θ≤5°)
机械工作时底座发生的振动
共振筛、声音的共鸣等
4.对共振的理解
(1)共振曲线：如图所示，f与f0越接近，振幅A越大；当f＝f0时，振幅A最大。

(2)做受迫振动的系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换。
5．机械波传播特点
(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。
(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。
(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变。
(4)波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v＝＝λf。
6．波的传播方向与质点振动方向的互判方法

内容
图像
“上下坡”法
沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动

“同侧”法
波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧

7.振动图像和波动图像的综合应用
图像类型
振动图像
波动图像
研究对象
一振动质点
沿波传播方向的所有质点
研究内容
一质点的位移随时间的变化规律
某时刻所有质点的空间分布规律
图像

物理意义
表示同一质点在各时刻的位移
表示某时刻各质点的位移
图像信息
(1)质点振动周期
(2)质点振幅
(3)某一质点在各时刻的位移
(4)各时刻速度、加速度的方向
(1)波长、振幅
(2)任意一质点在该时刻的位移
(3)任意一质点在该时刻的加速度方向
(4)传播方向、振动方向的互判
图像变化
随着时间推移，图像延续，但已有形状不变
随着时间推移，波形沿传播方向平移
一完整曲线占横坐标的
距离
表示一个周期
表示一个波长

8．造成波传播多解的主要因素
(1)周期性
①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。
②空间周期性：波传播的距离Δx与波长λ的关系不明确。
(2)双向性
①传播方向双向性：波的传播方向不确定。
②振动方向双向性：质点振动方向不确定。

9．波的干涉现象中加强点、减弱点的判断方法
(1)公式法：
某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr.
①当两波源振动步调一致时，若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，则振动减弱
②当两波源振动步调相反时，若Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动减弱
(2)图像法：
在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接形成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间
10.波的干涉和衍射现象　多普勒效应
（1）波的干涉和衍射

波的干涉
波的衍射
条件
两列波的频率必须相同，相位差保持不变
产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多
现象
形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样
波能够绕过障碍物或孔继续向前传播
（2）多普勒效应
(1)条件：声源和观察者之间有相对运动(距离发生变化)。
(2)现象：观察者感到频率发生变化。
(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。

1．（2021年·辽宁卷）一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t=2s时的波形如图（a）所示，x=2m处质点的振动图像如图（b）所示，则波速可能是（　　）

A． m/s B．m/s C．m/s D．m/s

2．（2022年·辽宁卷）一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，关于质点P的说法正确的是（　　）

A．该时刻速度沿y轴正方向 B．该时刻加速度沿y轴正方向
C．此后周期内通过的路程为A D．此后周期内沿x轴正方向迁移为

1.如图所示，a、b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻a、d位于平衡位置且相距为9 m，c在波谷，该波的波速为2 m/s。若此时a经平衡位置向上振动，则(　　)

A．此波向右传播
B．b点振动周期为3 s
C．c点运动速度大小为2 m/s
D．此波在a、d两点之间传播需3 s

2.一列简谐横波沿x轴正方向传播，其波速为10 m/s，t＝0时刻的波形如图所示．下列说法正确的是(　　)

A．0～0.6 s时间内，质点P运动的路程为18 cm
B．t＝0.6 s时刻，质点P相对平衡位置的位移是6 cm
C．t＝1.2 s时刻，质点Q加速度最大
D．t＝1.4 s时刻，质点M沿y轴负方向运动

3．（多选）一列简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时波的图像如图所示，质点P的平衡位置在x=8m处，该波的传播速度为40m/s。下列说法正确的是（　　）

A．该列波的周期T=0.2s
B．在0~1s内质点P通过的路程为2m
C．t=0.3s时质点P的速度方向沿y轴负方向
D．x=4m处质点的振动方程是

4．（多选）图1中的B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。图2为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t＝0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107 Hz。下列说法正确的是（　　）

A．血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/s
B．质点M开始振动的方向沿y轴正方向
C．t＝1.25×10－7 s时质点M运动到横坐标x＝3.5×10－4 m处
D．0～1.25×10－7 s内质点M的路程为2mm

5.(多选)图甲为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0 m处的质点；图乙为质点Q的振动图像，下列说法正确的是(　　)

A．这列简谐横波以80 m/s的速度向左传播
B．t＝0时刻，质点P沿y轴负方向振动
C．在t＝0.10 s时刻，质点P的位移为5 cm
D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点Q通过的路程为30 cm

6.如图所示，图甲是t＝5 s时刻一简谐横波沿x轴正方向传播的波形图，图乙为这列波上某质点的振动图像，则(　　)

A．该列波的波速为4 m/s
B．图乙可能是质点b的振动图像
C．质点c的振动方程为y＝6sin(＋π) cm
D．t＝10 s时，a点的振动方向向上

7.（多选）渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则下列说法正确的是(　　)

A．该波的波速为1.5 m/s
B．该波沿x轴正方向传播
C．0～1 s时间内，质点P运动的路程为2 m
D．旁边另一艘渔船发出了更高频率的超声波，这两列声波在水中传播速度大小相等

8.(多选)一列简谐横波，在t＝0.6 s时刻的图像如图甲所示，此时，P、Q两质点的位移均为－1 cm，波上A质点的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是(　　)

A．这列波沿x轴正方向传播
B．这列波的波速是 m/s
C．从t＝0.6 s开始，紧接着的Δt＝06 s时间内，A质点通过的路程是2 cm
D．从t＝0.6 s开始，质点P比质点Q早0.4 s回到平衡位置
9.(多选)如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5 s时的波形图，下列说法正确的是(　　)

A．若波沿x轴正方向传播，则其最大周期为2.0 s
B．若波沿x轴负方向传播，则其传播的最小速度为2 m/s
C．若波速为26 m/s，则t＝0时P质点的运动方向沿y轴正方向
D．若波速为14 m/s，则t＝0时P质点的运动方向沿y轴正方向

10.(多选)一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻该波波形如图中实线所示，此时x＝0处的质点沿y轴负向振动；t＝2.0 s时刻波形如图中虚线所示。则(　　)

A．波的传播速度可能为0.3 m/s
B．波的传播速度可能为0.9 m/s
C．此列波的波长为0.8 m
D．此列波沿x轴负向传播

11.(多选)一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形如图中实线所示，t＝0.3 s时刻的波形为图中虚线所示，则(　　)

A．波的传播方向一定向左
B．波的周期可能为0.4 s
C．波的频率可能为5.0 Hz
D．波的传播速度可能为5.0 m/s

12．水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧，舞者的手有规律的振动传导至袖子上，给人营造出一种“行云流水”的美感，这一过程其实就是机械波的传播。现有一列简谐波某时刻的波形如图中实线所示。经过0.5s后的波形如图中的虚线所示。已知波的周期为T，且0.25s的是（　　）

A．波一定沿x轴正方向传播
B．波长可能是12m
C．波速可能是1.2m/s
D．波速不可能是2m/s

14．一简谐横波在x轴上传播，轴上a、b两点相距12m。t=0时a点为波峰，b点为波谷；t=0.5s时a点为波谷，b点为波峰，则下列判断正确的是（　　）
A．波一定沿x轴正方向传播 B．波长可能是8m
C．周期可能是0.5s D．波速可能是12m/s

15．2023年2月，土耳其、叙利亚两国发生了大地震，造成了重大破坏与人员伤亡，我国及时派遣了多支专业搜救队并援助了大量急需物资。地震波既有横波，也有纵波，若一列沿x轴正方向传播的地震横波，在t（图中实线）与（t+0.5）s（图中虚线）两个时刻x轴上－3~3km区间内的波形图如图所示，则下列说法正确的是（    ）

A．该地震波的波长为3km
B．质点振动的周期一定为1s
C．该地震波最小波速为4km/s
D．从t时刻开始计时，x=0.5km处的质点比x=1.5km处的质点先回到平衡位置

16．（多选）一根伸直的水平弹性长绳上的a、b两点相距14.00 m，b点在a点的右方，且λ>14.00 m。当一列简谐横波沿此长绳向右传播时，若a点的位移达到正向最大时，b点的位移恰为零，且向下运动。经过1.00 s，a点的位移为零，且向下运动，而b点的位移恰达到负向最大，则这列简谐横波的波速可能等于（　　）
A．143m/s B．6 m/s
C．42 m/s D．56 m/s

17．（多选）如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到平衡位置为x=1m的P质点时开始计时，已知在t=0.6s时P、M间第一次形成图示波形，此时平衡位置为x=4m的M质点正好在波谷。下列说法正确的是（　　）

A．t=0.6s时P质点的振动方向为y轴负方向
B．该列简谐横波的周期可能为0.6s
C．该列简谐横波的传播速度可能为20m/s
D．从计时开始到t=0.4s，平衡位置为x=2m处的质点通过的路程可能为40cm

18.干涉是波特有的性质，但是在日常生活中很难观察到稳定的干涉现象。在某次物理教学中老师使用如图甲的发波水槽，老师先打开电动机电源，再调节两小球击水深度和频率，得到频率和初相位相同，振幅不同的两列水波的稳定干涉图样，如图乙，其中S1，S2代表波源，实线代表水波波峰(OM连线除外)，虚线代表水波波谷，M、N、O、P是波线与波线的交点，下列说法正确的是(　　)

A．N点的位移总比M点的位移小
B．OM连线上所有的点都是振动加强点
C．M点到S1，S2的距离差等于水波半波长的奇数倍
D．N点、P点是振动减弱点，所以N点、P点不振动，此处水面平静

19.如图所示，在xOy平面内有两个沿z轴方向(垂直xOy平面)做简谐运动的点波源S11，0)和S2(4，0)，振动方程分别为zS1＝Asin(πt＋)、zS2＝Asin(πt－)。两列波的波速均为1 m/s，两列波在点B(2.5，3)和点C(4，4)相遇时，分别引起B、C处质点的振动总是相互(　　)

A．加强、加强 B．减弱、减弱
C．加强、减弱 D．减弱、加强

20.(多选)下列说法正确的是(　　)
A．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
C．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
D．当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长大的多时，将发生明显的衍射现象

21.(多选)甲、乙两列简谐横波的传播速率相同，分别沿x轴正方向和负方向传播，t＝0时刻两列波的前端刚好分别传播到x＝－2 m的质点A和x＝1 m的质点B，如图所示．已知横波甲的频率为2.5 Hz，下列说法正确的是(　　)

A．两列波相遇后会发生干涉现象
B．乙波的频率为1.25 Hz
C．乙波更易发生明显衍射现象
D．两列波会同时传到x＝－0.5 m处，且该质点的振动方向沿y轴负方向

22．关于机械波的传播现象，下列说法正确的是（　　）
A．一列机械波在不同介质中传播时，波长和频率都会发生变化
B．《红楼梦》中王熙凤的出现用“未见其人，先闻其声”来描写，这属于声波的衍射现象
C．波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时波长越小衍射越明显
D．两列波发生干涉时，振动加强点的位移一定大于振动减弱点的位移

23.(多选)一列单向传播的简谐横波某时刻于x轴上0～0.6 m空间第一次形成如图甲波形。该时刻平衡位置在C点的质点第一次振动到最高点，图乙为C点起振后的振动图像。下列说法正确的是(　　)

A．该波向x轴正方向传播
B．若以C起振为计时零点，则x＝0.4 m处的质点A振动方程为y＝10cos(5πt) cm
C．质点C再经过0.3 s时间内沿x方向传播0.3 m
D．若此波遇到另一列简谐横波并发生干涉现象，则所遇到的波的频率一定为2.5 Hz

24.如图所示，在光滑水平面上有一质量为m的小物块与左端固定的轻质弹簧相连，构成一个水平弹簧振子，弹簧处于原长时小物块位于O点．现使小物块在M、N两点间沿光滑水平面做简谐运动，在此过程中(　　)

A．小物块运动到M点时回复力与位移方向相同
B．小物块每次运动到N点时的加速度一定相同
C．小物块从O点向M点运动过程中做加速运动
D．小物块从O点向N点运动过程中机械能增加

25.如图所示，在光滑水平面上有一轻质弹簧左端固定，右端与一质量为m的小球相连，构成一个水平弹簧振子，弹簧处于原长时小球位于O点．现使小球以O点为平衡位置，在A、B两点间沿光滑水平面做简谐运动，关于这个弹簧振子做简谐运动的过程，下列说法中错误的是(　　)

A．小球从O位置向B位置运动过程中做减速运动
B．小球每次通过同一位置时的加速度一定相同
C．小球从A位置向B位置运动过程中，弹簧振子所具有的势能持续增加
D．小球在A位置弹簧振子所具有的势能与在B位置弹簧振子所具有的势能相等

26.一个质点在平衡位置O点附近做简谐运动，若从O点开始计时，经过3 s质点第一次经过M点，如图4所示，再继续运动，又经过4 s第二次经过M点，则再经过多长时间第三次经过M点 (　　)

A．7 s B．14 s
C．16 s D. s

27.(多选)为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员利用松果的惯性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置，如图甲、乙所示．则(　　)

A．针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同
B．随着振动器频率的增加，树干振动的幅度一定增大
C．打击杆对不同粗细树干打击结束后，树干的振动频率相同
D．稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同

28.一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，重力加速度g约为10 m/s2，则(　　)

A．此单摆的固有周期为0.5 s
B．此单摆的摆长约为2 m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动